Systemkombination von Wärmepumpe und Photovoltaik
Mehr Effizienz und Unabhängigkeit
Eine wirkungsvolle Maßnahme zur Steigerung der
Wirtschaftlichkeit eines Wärmepumpen-Heizsystems ist die Koppelung
mit einer Photovoltaikanlage, denn der Solarstrom kann unmittelbar
zum Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt werden. Da sich die
Einspeisung ins öffentliche Stromnetz aus finanzieller Sicht
derzeit kaum lohnt, ist es sinnvoll den am Gebäude erzeugten Strom
ins Hausnetz einzuspeisen. Damit wird zudem eine größere
Unabhängigkeit von den Strompreisen der Energieversorger erreicht
und die Energiekosten lassen sich effektiv senken. Gesteigert
werden kann dies noch durch ein intelligentes
Energiemanagement.
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Die größte Herausforderung bei der effizienten Nutzung von Solarstrom ist der Zeitpunkt von Energieertrag und -bedarf, denn oftmals werden Heizung und Warmwasser gerade dann gebraucht, wenn die Sonne nicht scheint – also etwa in den frühen Morgenstunden oder am Abend. Der Strom muss also zwischengespeichert werden, wofür zwei Optionen infrage kommen: Die elektrische Speicherung sorgt für eine hohe Flexibilität des Gesamtsystems, allerdings ist die Wirtschaftlichkeit von Batterien oftmals nicht gegeben. Bei der thermischen Speicherung erzeugt die Wärmepumpe Wärmeenergie, sobald ein Überschuss an PV-Strom zur Verfügung steht. Diese wird dann in der Gebäudemasse, einem Heizungspuffer oder auch in einem Warmwasserspeicher vorgehalten. Die Speicherung von Energie in Form von Wärme ist heute also noch einfacher als die elektrische Speicherung. Damit das System aus Wärmepumpe und PV-Anlage überhaupt auf den Überschuss an Solarstrom reagieren kann, müssen beide miteinander kommunizieren können. Unkompliziert funktioniert das über einen SG-Ready-Eingang (SG = Smart Grid), bei dem die Wärmepumpe über diese Schnittstelle ein Signal von der PV-Anlage erhält und daraufhin die Speicher befüllt.
Smartes Energiemanagement erhöht PV-Effizienz
Weit über das reine Zuschalten der Wärmepumpe hinaus geht ein intelligentes Energiemanagement, bei dem die Stromerzeugung mit den größten Stromverbrauchern im Haushalt vernetzt wird. Dabei werden die Energieflüsse optimal gesteuert und somit der Eigenverbrauch effektiv erhöht. Um hier ebenfalls eine entsprechende Schnittstelle zu schaffen, hat der Hersteller Stiebel Eltron das Internet Service Gateway (ISG) entwickelt – eine Hard- und Softwarelösung, die die Wärmepumpe mit dem Heimnetzwerk verbindet und somit eine Steuerung über PC, Laptop oder Tablet ermöglicht. Das Gateway lässt sich unkompliziert installieren und kann auch bei vielen bestehenden Wärmepumpenanlagen des Herstellers nachgerüstet werden. Die Hardwarekomponente besteht aus einer kompakten Box, die an die Wärmepumpe und per Netzwerkkabel an den Router angeschlossen wird. Somit können individuelle Einstellungen sowie ein Anlagenmonitoring vorgenommen werden.
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Mit der ISG-Softwareerweiterung EM Trend und einem EM Meter im Energiemanagement kann das System Überschussstrom auch als thermische Energie speichern. Dabei werden unter anderem die Wettervorhersage, die thermische Speicherfähigkeit des Systems, der individuelle Stromverbrauch des Haushalts und der tatsächliche PV-Überschuss berücksichtigt. Eine weitere Option zum Energiemanagement ist die Softwareerweiterung Energie Management Interface (EMI), die etwa in das Energiemanagementsystem Sunny Home Manager (SHM) von SMA integriert werden. Das System erfasst alle elektrischen Energieflüsse in Echtzeit und realisiert eine vorausschauende Stromverbrauchsplanung. Auch die Koppelung in eine gewerkeübergreifende Gebäudeautomation ist möglich. Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Verschattung und andere Geräte der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) können dabei gesteuert, geregelt, überwacht und optimiert werden. Zur Vernetzung dient der offene Standard KNX. Um die Wärmepumpe von Stiebel Eltron mit einer KNX IP-Schnittstelle ausstatten zu können, ist lediglich die einfache Softwareerweiterung für das Internet Service Gateway notwendig.
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